JP2007093806A - 回折素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造効率及び製造コストを大幅に改善することができる回折素子を提供する。
【解決手段】圧電基板１に互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極２ａ、２ｂからなるＳＡＷ共振子３と、圧電基板１の両端に端面反射波を防止するための吸音材４ａ、４ｂとを設け、ＳＡＷ共振子３のくし形電極２ａ、２ｂで励起したＳＡＷにより圧電基板１の表面を摂動させて擬似的に回折格子を形成するようにした。
【選択図】図１
【解決手段】圧電基板１に互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極２ａ、２ｂからなるＳＡＷ共振子３と、圧電基板１の両端に端面反射波を防止するための吸音材４ａ、４ｂとを設け、ＳＡＷ共振子３のくし形電極２ａ、２ｂで励起したＳＡＷにより圧電基板１の表面を摂動させて擬似的に回折格子を形成するようにした。
【選択図】図１
Description
本発明は、各種の光学機器に用いられる回折素子に関する。
各種光学機器、例えば光ディスク装置の光学ヘッド等に用いられている回折素子は、基板表面に凹凸状に周期格子パターンを形成して、凸部分と凹部分を通過する光に位相差を発生させる構成のものが広く使用されている。
例えば、特許文献１に開示された回折素子は、図５（ａ）に示すように水晶基板１００上にＳｉＯ2膜１０１をパターニングして表面に周期格子状の凹凸を形成することにより製造されている。
また他の方法としては、図５（ｂ）に示すように、基板１００をエッチングして周期格子状の凹凸を形成することにより製造されている場合もある。
特開２００４−１０１９８４公報
例えば、特許文献１に開示された回折素子は、図５（ａ）に示すように水晶基板１００上にＳｉＯ2膜１０１をパターニングして表面に周期格子状の凹凸を形成することにより製造されている。
また他の方法としては、図５（ｂ）に示すように、基板１００をエッチングして周期格子状の凹凸を形成することにより製造されている場合もある。
しかしながら、図５（ａ）に示したような水晶基板１００上にＳｉＯ2膜１０１をパターニングする、若しくは図５（ｂ）に示したような水晶基板１００をエッチングすることにより凹凸状の周期格子を形成する方法は、一般に製造プロセスが複雑であり、適切な工程管理を行わないと、精度のよい凹凸パターンを形成できないという問題があった。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、製造効率及び製造コストを大幅に改善することができる回折素子を提供することを目的とする。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、製造効率及び製造コストを大幅に改善することができる回折素子を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、圧電基板と、該圧電基板上に互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極からなる弾性表面波共振子と、前記圧電基板の両端に端面反射波を防止するための吸音材と、を備え、前記弾性表面波共振子のくし形電極で励起した弾性表面波により前記圧電基板の表面を摂動させて擬似的に回折格子を形成した回折素子を特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記弾性表面波共振子が、前記弾性表面波の励振を一方向性に変換する一方向性弾性表面波変換器である請求項１に記載の回折素子を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記圧電基板の周縁部にストリップラインによりアンテナを形成し、前記アンテナによって受信した信号を、前記弾性表面波共振子を駆動する駆動信として供給した請求項１又は２に記載の回折素子を特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、前記吸音材を、前記弾性表面波の導波路を取り囲むように設けた請求項３に記載の回折素子を特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記弾性表面波共振子が、前記弾性表面波の励振を一方向性に変換する一方向性弾性表面波変換器である請求項１に記載の回折素子を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記圧電基板の周縁部にストリップラインによりアンテナを形成し、前記アンテナによって受信した信号を、前記弾性表面波共振子を駆動する駆動信として供給した請求項１又は２に記載の回折素子を特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、前記吸音材を、前記弾性表面波の導波路を取り囲むように設けた請求項３に記載の回折素子を特徴とする。
本発明によれば、圧電基板上にくし形電極からなる弾性表面波共振子と、圧電基板の両端に端面反射波を防止するための吸音材とを設け、圧電基板の表面を摂動させて圧電基板上に擬似的に回折格子を形成することで、従来のように基板上に凹凸状に周期格子パターンを形成することなく回折素子を構成することができるようになる。この結果、従来に比べて簡単な製造プロセスで回折素子を製造する事が可能になり、製造効率及び製造コストを大幅に改善することができる。
以下、本発明の回折素子の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態にかかる回折素子の構成を示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
図１（ａ）に示す回折素子は、例えば透過性の高い水晶等の圧電基板１上に互いに間挿し合う複数本の電極指７、７・・・を有する一対のくし形電極２ａ、２ｂからなる弾性表面波（以下「ＳＡＷ」と称する）共振子３を形成する。くし形電極２ａ、２ｂには外部電源５が接続されており、外部電源５からの電気信号をくし形電極２ａ、２ｂに印加することにより圧電基板１上にＳＡＷを励起する。
ここで、くし形電極２ａ、２ｂで励起されたＳＡＷは、くし形電極２ａ、２ｂの電極指と直交する方向（図１（ａ）では左右側）に等しく伝搬し、圧電基板１の端面で反射する性質がある。このため、本実施形態の回折素子では、圧電基板１上の両端に吸音材４ａ、４ｂを設け、図１（ａ）に破線で示した導波路６に不要な反射波が混入しないようにしている。したがって、本実施形態の回折素子では、くし形電極２ａ、２ｂで励起されたＳＡＷにより、図１（ｂ）に示すように、導波路上に一定の間隔で山と谷とからなる定在波１０が発生する。この定在波１０は水晶基板１の端面に到達すると端面に設けられた吸音材４ａ、４ｂにより吸収される。
このように本実施形態ではＳＡＷ共振子３のくし形電極２ａ、２ｂで励起されたＳＡＷにより圧電基板１の表面に生じる定在波１０の山と谷を回折格子に見立てて圧電基板１上に擬似的に回折格子を構成するようにした。この結果、従来のように基板上に凹凸状に周期格子パターンを形成することなく回折素子を構成することができるため、従来に比べて簡単な製造プロセスで回折素子を製造する事が可能になり、製造効率及び製造コストを大幅に改善することができるようになる。
また、本実施形態のように回折素子を構成した場合は、図１（ｂ）に示すように、回折格子の格子間距離に相当する定在波１０の山と山の間隔、又は谷と谷の間隔をくし形電極２の電極周期により自由に設定することができるという利点がある。
但し、圧電基板１の基板材料によりＳＡＷの伝搬速度は変わるので、その都度、くし形電極２の電極周期を最適に設定する必要がある。
図１は本発明の第１の実施形態にかかる回折素子の構成を示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
図１（ａ）に示す回折素子は、例えば透過性の高い水晶等の圧電基板１上に互いに間挿し合う複数本の電極指７、７・・・を有する一対のくし形電極２ａ、２ｂからなる弾性表面波（以下「ＳＡＷ」と称する）共振子３を形成する。くし形電極２ａ、２ｂには外部電源５が接続されており、外部電源５からの電気信号をくし形電極２ａ、２ｂに印加することにより圧電基板１上にＳＡＷを励起する。
ここで、くし形電極２ａ、２ｂで励起されたＳＡＷは、くし形電極２ａ、２ｂの電極指と直交する方向（図１（ａ）では左右側）に等しく伝搬し、圧電基板１の端面で反射する性質がある。このため、本実施形態の回折素子では、圧電基板１上の両端に吸音材４ａ、４ｂを設け、図１（ａ）に破線で示した導波路６に不要な反射波が混入しないようにしている。したがって、本実施形態の回折素子では、くし形電極２ａ、２ｂで励起されたＳＡＷにより、図１（ｂ）に示すように、導波路上に一定の間隔で山と谷とからなる定在波１０が発生する。この定在波１０は水晶基板１の端面に到達すると端面に設けられた吸音材４ａ、４ｂにより吸収される。
このように本実施形態ではＳＡＷ共振子３のくし形電極２ａ、２ｂで励起されたＳＡＷにより圧電基板１の表面に生じる定在波１０の山と谷を回折格子に見立てて圧電基板１上に擬似的に回折格子を構成するようにした。この結果、従来のように基板上に凹凸状に周期格子パターンを形成することなく回折素子を構成することができるため、従来に比べて簡単な製造プロセスで回折素子を製造する事が可能になり、製造効率及び製造コストを大幅に改善することができるようになる。
また、本実施形態のように回折素子を構成した場合は、図１（ｂ）に示すように、回折格子の格子間距離に相当する定在波１０の山と山の間隔、又は谷と谷の間隔をくし形電極２の電極周期により自由に設定することができるという利点がある。
但し、圧電基板１の基板材料によりＳＡＷの伝搬速度は変わるので、その都度、くし形電極２の電極周期を最適に設定する必要がある。
図２は、本発明の第２の実施形態にかかる回折素子の構成を示した平面図である。なお、図１に示す回折素子と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この図２に示す回折素子は、ＳＡＷ共振子３を構成するくし形電極１２ａ、１２ｂの電極指７の配列や電極指７の幅を変化させるようにしている。即ち、ＳＡＷの励振及び反射に重み付けを施してＳＡＷの励振を一方向性にした所謂単相一方向性電極（Single Phase Uni-Directional Transducer:SPUDT）を配置して、ＳＡＷ共振子３を一方向性ＳＡＷ変換器として機能させるようにした。このようにすれば、一方向（図２では右方向）のみＳＡＷを励振させることが可能になり、回折素子としての精度の向上を図ることができる。
また、これまで説明した本実施形態の回折素子においては、くし形電極２に外部電源５を接続する必要があるため、光学装置が大型化してしまうという欠点があった。
そこで、次に外部電源を不要とする回折素子を第３の実施形態として説明する。
この図２に示す回折素子は、ＳＡＷ共振子３を構成するくし形電極１２ａ、１２ｂの電極指７の配列や電極指７の幅を変化させるようにしている。即ち、ＳＡＷの励振及び反射に重み付けを施してＳＡＷの励振を一方向性にした所謂単相一方向性電極（Single Phase Uni-Directional Transducer:SPUDT）を配置して、ＳＡＷ共振子３を一方向性ＳＡＷ変換器として機能させるようにした。このようにすれば、一方向（図２では右方向）のみＳＡＷを励振させることが可能になり、回折素子としての精度の向上を図ることができる。
また、これまで説明した本実施形態の回折素子においては、くし形電極２に外部電源５を接続する必要があるため、光学装置が大型化してしまうという欠点があった。
そこで、次に外部電源を不要とする回折素子を第３の実施形態として説明する。
図３は本発明の第３の実施形態にかかる回折素子の構成を示した平面図である。なお、図１に示す回折素子と同一部位には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
この図３に示す回折素子は、ＳＡＷ共振子３を取り囲むように圧電基板１の外周に沿ってストリップラインを配置し、このストリップラインによりアンテナ２１を形成するようにしている。そして、このアンテナ２１により外部から送信されてくる外部信号（駆動信号）を受信することにより、ＳＡＷ共振子３を駆動するようにしている。
また外部信号をアンテナ２１により受信する際に振動が生じ、導波路６に不要な振動波が入ってしまう虞がある。このため、本実施形態では導波路６を取り囲むように吸音材２２を設けるようにしている。
このように構成すると、光学装置に外部電源を設ける必要がないため、光学装置の小型化が可能になる。またアンテナ２１は、ＳＡＷ共振子３のくし形電極２ａ、２ｂと同じ工程であるフォトリソグラフィー工程により形成できるので製造が容易であるという利点もある。
この図３に示す回折素子は、ＳＡＷ共振子３を取り囲むように圧電基板１の外周に沿ってストリップラインを配置し、このストリップラインによりアンテナ２１を形成するようにしている。そして、このアンテナ２１により外部から送信されてくる外部信号（駆動信号）を受信することにより、ＳＡＷ共振子３を駆動するようにしている。
また外部信号をアンテナ２１により受信する際に振動が生じ、導波路６に不要な振動波が入ってしまう虞がある。このため、本実施形態では導波路６を取り囲むように吸音材２２を設けるようにしている。
このように構成すると、光学装置に外部電源を設ける必要がないため、光学装置の小型化が可能になる。またアンテナ２１は、ＳＡＷ共振子３のくし形電極２ａ、２ｂと同じ工程であるフォトリソグラフィー工程により形成できるので製造が容易であるという利点もある。
なお、本実施形態では、透過型の回折素子を例に挙げて説明したが、一般的に回折素子は、図４（ａ）に示すような反射型と、図４（ｂ）に示すような透過型に分けることができるが、いずれのタイプの回折格子にも本発明の回折素子を適用可能である。
また、本実施形態では圧電基板１の基板材料として水晶を例に挙げたが、水晶以外にもニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3：ＬＴ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3：ＬＮ）などを適用することが可能である。但し、透過型の回折素子では、圧電基板１の内部に光を入射させて回折又は分解させるので、圧電基板１としては透過性の高い例えば水晶などを用いるのが望ましい。
また、本実施形態では圧電基板１の基板材料として水晶を例に挙げたが、水晶以外にもニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3：ＬＴ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3：ＬＮ）などを適用することが可能である。但し、透過型の回折素子では、圧電基板１の内部に光を入射させて回折又は分解させるので、圧電基板１としては透過性の高い例えば水晶などを用いるのが望ましい。
１…圧電基板、２ａ、２ｂ、１２ａ、１２ｂ…くし形電極、３…ＳＡＷ共振子、４ａ、４ｂ、２２…吸音材、５…外部電源、６…導波路、７…電極指、２１…アンテナ
Claims (4)
- 圧電基板と、該圧電基板上に互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし形電極からなる弾性表面波共振子と、前記圧電基板の両端に端面反射波を防止するための吸音材と、を備え、
前記弾性表面波共振子のくし形電極で励起した弾性表面波により前記圧電基板の表面を摂動させて擬似的に回折格子を形成したことを特徴とする回折素子。 - 前記弾性表面波共振子が、前記弾性表面波の励振を一方向性に変換する一方向性弾性表面波変換器であることを特徴とした請求項１に記載の回折素子。
- 前記圧電基板の周縁部にストリップラインによりアンテナを形成し、前記アンテナによって受信した信号を、前記弾性表面波共振子を駆動する駆動信号として供給したことを特徴とする請求項１又は２に記載の回折素子。
- 前記吸音材を、前記弾性表面波の導波路を取り囲むように設けたことを特徴とする請求項３に記載の回折素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005280721A JP2007093806A (ja) | 2005-09-27 | 2005-09-27 | 回折素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005280721A JP2007093806A (ja) | 2005-09-27 | 2005-09-27 | 回折素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007093806A true JP2007093806A (ja) | 2007-04-12 |
Family
ID=37979651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005280721A Pending JP2007093806A (ja) | 2005-09-27 | 2005-09-27 | 回折素子 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2007093806A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010001852A1 (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | 日本電気株式会社 | 光変調器 |
| WO2017158886A1 (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器、及び光変調器を用いた光送信装置 |
| JP2020154017A (ja) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 株式会社東芝 | 光学偏向素子、光学偏向装置及び移動体 |
| CN111708188A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-25 | 中电科技德清华莹电子有限公司 | 一种钽酸锂薄膜波导声光调制器 |
-
2005
- 2005-09-27 JP JP2005280721A patent/JP2007093806A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010001852A1 (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | 日本電気株式会社 | 光変調器 |
| WO2017158886A1 (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器、及び光変調器を用いた光送信装置 |
| JP2017173353A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-28 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器、及び光変調器を用いた光送信装置 |
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| JP7051742B2 (ja) | 2019-03-18 | 2022-04-11 | 株式会社東芝 | 光学偏向素子、光学偏向装置及び移動体 |
| CN111708188A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-25 | 中电科技德清华莹电子有限公司 | 一种钽酸锂薄膜波导声光调制器 |
| CN111708188B (zh) * | 2020-06-22 | 2023-09-26 | 中电科技德清华莹电子有限公司 | 一种钽酸锂薄膜波导声光调制器 |
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